MONTAGEM DE SISTEMAS ELÉTRICOS

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Comandos eltricos

Federao das Indstrias do Estado de Minas Gerais -FIEMG

Belo Horizonte 2010

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Presidente da FIEMG

Olavo Machado Jnior

Diretor Regional do SENAI

Lcio Jos de Figueiredo Sampaio

Gerente de Educao Profissional

Edmar Fernando de Alcntara

Elaborao

Eustquio Damasceno Pereira Ronaldo Jos de Oliveira Unidades Operacionais

CETEL Centro Tecnolgico de Eletrnica Csar Rodrigues CETEM Centro de Excelncia em Tecnologia e Manufatura Maria Madalena

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Sumrio

Apresentao 1. Dispositivos de proteo e controle ............................................................... 6

1.1 Introduo aos dispositivos ................................................................... 6 1.2 Fusveis ................................................................................................. 6 1.3 Disjuntor ............................................................................................... 21 1.4 Disjuntor motor .................................................................................... 28 1.5 Dispositivos diferenciais residuais ....................................................... 30 1.6 Rel Trmico de Sobrecarga ............................................................... 34 1.7 Contatores ........................................................................................... 42 1.8 Botes de comando ............................................................................. 53 1.9 Rel de Tempo .................................................................................... 61 1.10 Chave Auxiliar Tipo Fim de Curso ..................................................... 66 1.11 Sensores ............................................................................................ 72 1.12 Motor de Induo Trifsico ................................................................ 81 1.13 Transformadores Para Comandos Eltricos ...................................... 89 1.14 Chaves Seccionadoras ...................................................................... 97 1.15 Sinalizao ...................................................................................... 105 1.16 Terminais ......................................................................................... 109 1.17 Bornes de conexo .......................................................................... 113 1.18 Soft-Starter ...................................................................................... 120 1.19 Inversores de Freqncia ................................................................ 133

2. Noes de segurana em eletricidade ....................................................... 148

2.1 Introduo .......................................................................................... 148 2.2 Choque eltrico .................................................................................. 148 2.3 Medidas de Segurana Contra o Risco Eltrico ................................ 152

3. Esquemas eltricos ...................................................................................... 157

3.1 Redes de alimentao ....................................................................... 157 3.2 Tipos de esquemas eltricos ............................................................. 159 3.3 Interligao das bobinas do motor trifsico de induo ..................... 161 3.4 Sistemas de partidas para motores de induo trifsicos .................. 165

Referncias bibliogrficas...........................................................................................186

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PPrreeffcciioo

Muda a forma de trabalhar, agir, sentir, pensar na chamada sociedade do conhecimento.

Peter Drucker O ingresso na sociedade da informao exige mudanas profundas em todos os perfis profissionais, especialmente naqueles diretamente envolvidos na produo, coleta, disseminao e uso da informao. O SENAI, maior rede privada de educao profissional do pas, sabe disso, e consciente do seu papel formativo, educa o trabalhador sob a gide do conceito da competncia:

formar o profissional com responsabilidade no processo produtivo, com iniciativa na resoluo de problemas, com conhecimentos tcnicos aprofundados, flexibilidade e criatividade, empreendedorismo e conscincia da necessidade de educao continuada.

Vivemos numa sociedade da informao. O conhecimento, na sua rea tecnolgica, amplia-se e se multiplica a cada dia. Uma constante atualizao se faz necessria. Para o SENAI, cuidar do seu acervo bibliogrfico, da sua Infovia, da conexo de suas escolas rede mundial de informaes internet - to importante quanto zelar pela produo de material didtico. Isto porque, nos embates dirios, instrutores e alunos, nas diversas oficinas e laboratrios do SENAI, fazem com que as informaes, contidas nos materiais didticos, tomem sentido e se concretizem em mltiplos conhecimentos. O SENAI deseja, por meio dos diversos materiais didticos, aguar a sua curiosidade, responder s suas demandas de informaes e construir links entre os diversos conhecimentos, to importantes para sua formao continuada !

Gerncia de Educao Profissional

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AApprreesseennttaaoo

Comandos eltricos so circuitos que utilizam dispositivos eltricos destinados

a comandar e controlar o funcionamento de sistemas eltricos, tais dispositivos tem

funes definidas para proteo, controle, sinalizao, conexo, comutao,

temporizao,etc.

Os dispositivos usados em acionamentos eltricos industriais so

dimensionados de acordo com as caractersticas eltricas das cargas que iro

acionar. O bom desempenho destes dispositivos depende de uma srie de fatores,

como: condies ambientais, procedncia de fabricao, tempo de uso e

principalmente de sua correta instalao e manuteno.

O tcnico deve estar seguro, e ser eficaz ao fazer montagens e manutenes

nos sistemas eltricos, principalmente quando se trata da substituio de dispositivos

que compe os circuitos, onde se torna necessrio estar atento quanto s

caractersticas dos componentes, para garantir a eficcia no funcionamento desses

sistemas. Para que a montagem e manuteno dos sistemas eltricos sejam

eficazes, necessrio que o tcnico conhea as principais caractersticas dos

componentes dos circuitos.

Este recurso didtico tem como objetivo fornecer informaes tecnolgicas

sobre os principais dispositivos usados nos sistemas eltricos industriais, onde,

eletricistas e tcnicos possam interpretar diagramas, especificar dispositivos, montar

e dar manuteno nos circuitos eltricos.

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11.. DDiissppoossiittiivvooss ddee PPrrootteeoo ee CCoonnttrroollee

1.1 Introduo

Os equipamentos e mquinas industriais, como por exemplo: tornos, impressoras,

prensas, guilhotinas entre outros, dependem fundamentalmente da eletricidade para

seu funcionamento. A maior parte desses equipamentos e mquinas controlada por

dispositivos de comando para sua correta partida, parada, controle, proteo, etc.

Os dispositivos de comando eltrico so desenvolvidos para proporcionar

novas tecnologias aos equipamentos com foco principalmente em automatizar os

processos de produo, por isso, os dispositivos de comando empregados em

circuitos de baixa tenso, so dos tipos mais variados e com caractersticas de

funcionamento bem distintas, dependendo das funes especificas que cada

dispositivo efetua no circuito.

Todo circuito eltrico deve possuir protees a fim de se evitar danos s

instalaes, aos equipamentos e riscos de acidentes pessoais. Neste captulo sero

analisados os dispositivos utilizados para cada necessidade e o mtodo mais

adequado para escolha certa em cada situao. Atravs da anlise de curvas de

atuaes desses dispositivos, da potncia instalada e da ao seletiva entre eles,

possvel coordenar as protees entre si, garantindo o mximo de segurana s

instalaes e usurios.

1.2 Fusveis

So dispositivos usados nas instalaes eltricas, cuja funo Interromper o

fluxo de corrente eltrica toda vez que esta corrente for excessiva e puder causar

danos ao sistema.

A Figura 1.1 apresenta alguns tipos de fusveis.

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Figura 1.1: Tipos de fusveis.

11..22..11 SSiimmbboollooggiiaa

Figura 1.2: Simbologia do fusvel. Fonte: ABNT. NBR 5444/1989.

11..22..22 AApplliiccaaoo

Os fusveis so aplicados em toda e qualquer instalao eltrica e no Brasil, a

ABNT normatiza sua utilizao. Em geral os fusveis so utilizados em aparelhos

eletrnicos, residncias, automveis e indstrias etc. Eles protegem os circuitos contra

os efeitos de curto-circuito ou sobrecargas que podem, em algumas situaes,

provocar incndios e exploses.

11..22..33 CCoonnssttiittuuiioo

O fusvel constitudo basicamente por: contatos, corpo isolante, elo de fuso e indicador de queima.

8

Figura 1.3: Partes componentes do fusvel. Fonte: SENAI. MG. 1999. p.13/122.

Contatos

Servem para fazer a conexo dos fusveis com os componentes das

instalaes eltricas. So feitos de lato ou cobre prateado, para evitar oxidao e

mau contato.

Corpo Isolante

feito de material isolante de boa resistncia mecnica, que no absorve

umidade, geralmente de cermica, porcelana ou esteatita. Dentro do corpo isolante se

aloja o elo fusvel e, em alguns casos, um elo indicador de queima, imerso em

material granulado extintor - areia de quartzo - de granulometria adequada.

Elo de Fuso

Material condutor de corrente eltrica com baixo ponto de fuso. feito em

forma de fios ou lminas.

Tipos de Elos de Fuso:

1. Em forma de fio

Figura 1.4: A fuso pode ocorrer em qualquer ponto do elo (fio).

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2. Em forma de lmina

Figura 1.5: Elo fusvel com seo constante - a fuso pode ocorrer em qualquer ponto do elo.

Figura 1.6: Elo fusvel com seo reduzida normal - a fuso sempre ocorre na parte onde a seo reduzida.

Figura 1.7: Elo fusvel com seo reduzida por janelas - a fuso sempre ocorre na parte entre as janelas de maior seo.

Figura 1.8: Elo fusvel com seo reduzida por janelas e um acrscimo de massa no centro - a fuso ocorre sempre entre as janelas.

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Elo indicador de queima (espoleta)

Facilita a identificao da queima de um fusvel, pois, se desprende em caso de

queima.

constitudo de um fio muito fino, que est ligado em paralelo com o elo fusvel.

No caso de fuso do elo fusvel, o fio do indicador de queima no suportar a corrente

e tambm se fundir, provocando o desprendimento da espoleta. (Figura 1.9)

Fig. 1.9: Elo indicador de queima do fusvel. Fonte: SENAI. MG. 1999. p.13.

11..22..44 CCaarraacctteerrssttiiccaass ddooss ffuussvveeiiss qquuaannttoo aaoo ttiippoo ddee aaoo

Fusveis de ao rpida ou normal

Neste caso a fuso do elo ocorre logo aps receber uma sobrecarga ou curto

circuito. So prprios para proteger circuitos com cargas resistivas, como lmpadas

incandescentes e resistores em geral.

Fusveis de ao ultra-rpida

Neste caso, a fuso do elo imediata, quando recebe uma sobrecarga ou curto-

circuito mesmo sendo de curta durao. So prprios para proteger circuitos

eletrnicos, pois os semicondutores so muito sensveis e precisam ser protegidos

contra sobrecargas, mesmo de curta durao.

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Fusveis de ao retardada

A fuso do elo s acontece quando houver sobrecargas de longa durao ou

curto-circuito. So prprios para proteger circuitos com cargas indutivas e/ou

capacitivas, como motores, transformadores, capacitores e indutores em geral.

11..22..55 CCaarraacctteerrssttiiccaass eellttrriiccaass ddooss ffuussvveeiiss

Corrente nominal (In)

A principal caracterstica de um fusvel a sua corrente nominal. o valor da

mxima corrente que o fusvel suporta em regime contnuo, sem se queimar.

Correntes maiores que a nominal iro provocar a ruptura do elo fusvel aps algum

tempo e esta relao, tempo x corrente de ruptura a curva caracterstica do fusvel.

O valor de corrente vem impresso no corpo do componente. Existem, porm, fusveis

nos quais a corrente nominal vem identificada por cdigo de cores; ver Tabela 1 no

final deste captulo.

Tenso Nominal (Un)

o valor da mxima tenso de isolamento do corpo isolante do fusvel.

Resistncia de Contato

A resistncia de contato entre a base e o fusvel pode causar aquecimento,

podendo at causar a queima do fusvel.

Capacidade de Ruptura

a capacidade que um fusvel possui de proteger com segurana um circuito,

fundindo apenas seu elo de fuso, no permitindo que a corrente eltrica continue a

circular. Seu valor dado em kA (quilo Ampere). Ver Figura 1.10.

Caracterstica Tempo x Corrente

Esta caracterstica representada em diagrama tempo x corrente em escala

logartmica. A curva caracterstica tempo de fuso x corrente desenvolve-se a partir da

corrente mnima de fuso que seria capaz de fundir o elemento.

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A Figura 1.10 apresenta um exemplo de leitura para fusvel rpido, num

diagrama de caracterstica tempo de Fuso x Corrente.

Figura 1.10: Curvas caractersticas Tempo x Corrente de fusveis rpidos. Fonte: SENAI. MG. 1999. p. 20.

O perfil da curva caracterstica depende principalmente da dissipao de calor

no elemento fusvel. Na norma VDE 0636 esto definidas faixas de tempo e de

corrente dentro das quais essas curvas devem se situar.

Analisando a Figura 1.11: um fusvel de 10A no se funde com a corrente de

16A, pois, a reta vertical que correspondente a 10A no cruza a curva correspondente

do fusvel. Com uma corrente de 30A o fusvel se fundir em aproximadamente 18

segundos.

Influncia da temperatura ambiente

Nos catlogos esto representadas as caractersticas tempos de fuso x

corrente mdias levantadas temperatura ambiente de 20 (mais ou menos 5).

Alguns tipos de fusveis sofrem uma influncia desprezvel com a temperatura,

em uma margem bem grande de variao desta.

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Figura 1.11: Curvas caractersticas Tempo x Corrente de fusveis retardados. Fonte: . Acesso em: 25 maio 2007.

Substituio

Quando houver a queima de um fusvel, em nenhuma hiptese dever haver o

recondicionamento do mesmo, devendo ser substitudo por outro de mesma

capacidade de corrente e caractersticas.

Dimensionamento

a escolha de um fusvel adequado para fazer proteo de um determinado

circuito. A escolha do fusvel deve ser feita de tal modo que uma anormalidade eltrica

fique restrita a um setor, sem atingir as demais partes do mesmo.

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Para dimensionar um fusvel necessrio levar em considerao as seguintes

grandezas eltricas:

Corrente nominal do circuito;

Corrente de curto-circuito;

Tenso nominal.

11..22..66 SSiisstteemmaass ddee sseegguurraannaa DDiiaazzeedd ee NNHH

Existem diversos tipos de fusveis usados para proteo dos circuitos eltricos

(cartucho, Diazed, de vidro, NH e outros). Dar-se- nfase ao estudo dos fusveis

Diazed e NH, por serem os sistemas de protees mais utilizados nas reas

industriais.

Segurana Diazed

A segurana Diazed composta de um conjunto de componentes, onde se

encontra alojado o fusvel. Este conjunto composto de base, parafuso de

ajuste,fusvel, tampa, anel de proteo e cobertura da base.

Observe a Figura 1.12.

Figura 1.12: Segurana Diazed

Base

Elemento de porcelana que rene e sustenta as demais partes da segurana

Diazed. Comporta um corpo metlico roscado interna e externamente, ligado a um

dos bornes. O outro borne est isolado do primeiro, e ligado ao parafuso de ajuste.

Estas bases podem ser fornecidas com dispositivo de fixao rpida, para montagem

sobre trilho, conforme apresentado na Figura 1.13.

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Figura 1.13: Base do sistema de Segurana Diazed.

Cobertura da Base

um elemento de baquelite ou porcelana, cuja funo alojar a base aberta,

no permitindo que nenhuma parte sob tenso fique exposta. So fornecidas para

bases de at 63, conforme Figura 1.14.

Figura 1.14: Cobertura da base.

Parafuso de Ajuste

um elemento feito de porcelana, com um parafuso metlico na parte

posterior, para ser introduzido na base. Na parte anterior, possui um rebaixo, cujo

dimetro no permite a colocao de fusvel de maior capacidade de corrente. Existe

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um cdigo de cores padronizado para identificar a corrente nominal do parafuso de

ajuste, ver Tabela 1 no final deste captulo.

Figura 1.15: Parafuso de ajuste.

Chave para parafuso de ajuste

Serve para fixar os parafusos de ajuste base das seguranas Diazed.

Figura 1.16: a) Chave para parafuso de ajuste b) Forma de encaixe da chave ao parafuso.

Tampa

Pea constituda em porcelana com casquilho metlico que tem a funo de

alojar o fusvel permitindo a troca do mesmo, em caso de queima, com a instalao

sob tenso Possui tamanhos D II - rosca E27 e D III - rosca E33. O tamanho D II

para fusveis at 25A e tamanho D III para fusveis at 63A.

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Figura 1.17: Tampa.

Anel de Proteo

um elemento fabricado em porcelana ou plstico roscado internamente. Sua

funo isolar a rosca metlica da base com relao ao painel e evitar possveis

choques acidentais. Possui tamanho e rosca igual tampa. (Figura 1.18).

Figura 1.18: Anel de proteo.

Fusvel

a pea de maior importncia no sistema. Possui um corpo de porcelana ou

esteatite, que tem tima resistncia mecnica e uma excelente rigidez dieltrica, onde

esto impressas suas caractersticas eltricas. A Tabela 1, no final deste captulo,

mostra o cdigo de cores padronizado para cada valor de corrente nominal. As cores

esto numa espoleta indicadora de queima que se encontra presa pelo elo indicador

de queima. (Figura 1.19)

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Figura 1.19: Fusvel diazed.

Dispositivo de segurana NH

A segurana NH composta de fusvel, base e punho, isolados para tenses

at 500Vca ou 600Vca.

Figura 1.20: Segurana NH.

Fusvel

A segurana NH rene as caractersticas de fusvel retardado para correntes de

sobrecarga e fusvel rpido para correntes de curto circuito. Possui corpo de

porcelana, onde esto impressas suas caractersticas eltricas, conforme apresentado

na Figura 1.21.

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Figura 1.21: Fusvel NH.

Base

Possui contatos especiais prateados que garantem contato perfeito e alta

durabilidade. Uma vez retirado o fusvel, a base constitui uma separao visvel das

fases, tornando dispensveis, em muitos casos, a utilizao de um seccionador

adicional. A base construda de esteatite, plstico ou termofixo, possuindo meios de

fixao a quadros ou placas. A presso das garras garantida por molas de ao. Veja

na Figura 1.22.

Figura 1.22: Base de segurana NH.

Punho

Tambm denominado Saca Fusvel, destina-se montagem ou substituio de

fusveis NH de suas respectivas bases, mesmo estando a instalao sob tenso.

(Figura 1.23).

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Figura 1.23: Utilizao do punho em montagem ou substituio de fusveis NH.

Tabelas de correntes:

Tabela 1 Capacidade de corrente e cdigo de cores para fusvel Diazed.

Corrente nominal (A) Cdigo de Cor

Para bases

2 Rosa

Rosca

E27

4 Marrom

6 Verde

10 Vermelho

16 Cinza

20 Azul

25 Amarelo

35 Preto

Rosca

E33 50 Branco

63 Cobre

Fonte: . Acesso em: 25 maio 2007.

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Tabela 2 Capacidade de corrente para fusvel NH.

Fonte: . Acesso em: 25 maio 2007.

1.3 Disjuntor

11..33..11 DDeeffiinniioo

um equipamento de comando e proteo de circuitos eltricos, cuja finalidade

conduzir continuamente a corrente de carga sob condies nominais e interromper

correntes anormais de sobrecarga e de curto circuito. (Figura 1.24)

Figura 1.24: Mini disjuntores. Fonte: . Acesso em: 01 jun. 2007.

Tamanho

Corrente Nominal

(A) Tamanho

Corrente Nominal

(A)

000

6

1

40

10 50

16 63

20 80

25 100

32 125

40 160

50 200

63 224

80 250

100

00

125

160

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Por definio do Dicionrio brasileiro de eletricidade, da ABNT tem-se:

Dispositivo de manobra: dispositivo eltrico destinado a estabelecer ou interromper

corrente, em um ou mais circuitos eltricos.

O Disjuntor unipolar (monopolar) constitudo por um nico plo. O o disjuntor

multipolar (bipolar ou tripolar) constitudo por dois ou mais plos ligados

mecanicamente entre si de modo a atuarem em conjunto.

Os valores nominais de corrente do disjuntor so impressos externamente em

sua carcaa, seja em alto-relevo, seja na forma de uma placa. Esses valores so

obtidos segundo as normas de ensaio que se aplicam ao dispositivo, na forma

individual, ou seja; ensaiado uma unidade de disjuntor, seja unipolar ou multipolar,

perante condies de temperatura e altitude estabelecidas em norma.

Os disjuntores so normalmente dotados de rels de sobrecarga e de curto-

circuito, cada um tendo a sua curva caracterstica, que devem ser adequadamente

coordenadas entre si.


Na Figura 1.25 pode-se observar a constituio interna de um disjuntor

monopolar.

23

Figura 1.25: Constituio interna disjuntor monopolar. Fonte: . Acesso em: 01 jun. 2007.

Descrio das partes internas

1 - Proteo externa termoplstic: protege os elementos internos do disjuntor;

2 - Terminal superior: terminal de conexo ao circuito externo;

3 - Cmara de extino de arco: extinguir e dissipar o calor gerado durante a

comutao do disjuntor.

4 - Bobina: responsvel pelo disparo instantneo (magntico)

5 - Alavanca: (0 desligado verde visvel e 1 ligado vermelho visvel);

6 e 7 - Contato fixo e Contato mvel,respectivamente: quando apoiados um ao outro

permite circular corrente no circuito.

8 - Guia para o arco: sob condies de falha o contato mvel se afasta do contato fixo

e o arco resultante guiado para a cmara de extino evitando danos ao bimetal em

casos de altas correntes (curto-circuito);

9 - Bimetal: responsvel pelo disparo do dispositivo por sobrecarga trmica;

10 - Terminal inferior: terminal de conexo ao circuito externo;

11 - Clip: dispositivo para fixao em trilho DIN.

24

11..33..33 PPrriinnccppiioo ddee ffuunncciioonnaammeennttoo

Analise a Figura 1.26:

Figura 1.26: Princpio de funcionamento do disjuntor. Fonte: . Acesso em: 18 jun. 2007.

Entre os bornes 1 e 2, a corrente passa pela resistncia de baixo valor R (que

est prxima da lmina bimetlica B), pela bobina do eletrom E e pelo par de

contatos C. Este tende a abrir pela ao da mola M2, mas, o brao atuador A impede

com ajuda da mola M1. A corrente nominal que produz ao trmica sobre o bimetal

varia aproximadamente na mesma proporo em que varia a corrente nominal do

condutor com a temperatura. O eletrom E dimensionado para atrair a extremidade

do atuador A, somente em caso de corrente muito alta (curto circuito) e, nesta

situao, A ir girar no sentido indicado, liberando a abertura do par de contatos C

pela ao de M2. A intensidade magntica capaz de acionar o atuador proporcional

ao nmero de espiras da bobina e da intensidade da corrente eltrica.

De forma similar, R e o bimetal B so dimensionados para que este ltimo no

toque a extremidade de A dentro da corrente nominal do disjuntor. Acima desta, o

aquecimento do bimetal o levar a tocar o atuador A, interrompendo o circuito de

forma idntica do eletrom.

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Disjuntor magntico

A ao magntica funciona conforme descrito acima e na ocorrncia de curtos-

circuitos. (Figura 1.27 - a)

Disjuntor trmico

Conforme analisado anteriormente, o disjuntor trmico protege os condutores

contra as sobrecargas. (Figura 1.27 - b)

Disjuntor termo magntico

Denominao dada aos disjuntores que combinam ambas as formas de

proteo. (Figura 1.27 - c).

Os trs smbolos da Figura 1.27(a, b e c) referem-se a disjuntores monofsicos.

A manobra atravs de um disjuntor feita manualmente geralmente por meio da

alavanca ou pela ao de seus rels de sobrecarga (bimetlico) e de curto-cicuito

(eletromagntico).

Figura 1.27: Simbologia disjuntor monopolar.

Observa-se nesse ponto, que os rels no desligam o circuito: eles apenas

induzem ao desligamento, atuando sobre o mecanismo de molas, que aciona os

contatos principais. vlido mencionar que para disjuntor de elevadas correntes

nominais, os rels de sobre-correntes so constitudos por transformadores de

corrente e mdulo eletrnico que ir realizar a atuao do disjuntor por correntes de

sobrecargas, correntes de curto-circuito com disparo temporizado e instantneo e at

disparo por corrente de falha terra.

26

11..33..44 AApplliiccaaoo

Cada aplicao requer um tipo especfico de disjuntor para manobra e

proteo. Os disjuntores possuem curvas caractersticas classificadas, por exemplo

em curva B e C. Observe a Figura 1.28.

Figura 1.28: Curvas caractersticas de disjuntores. Fonte: . Acesso em: 11 abr. 2007.

A curva B refere-se a disjuntores destinados proteo de condutores e a

curva C destina-se proteo de cargas em geral.

11..33..55 CCaarraacctteerrssttiiccaass ccoommppaarraattiivvaass ddee ffuussvveell xx ddiissjjuunnttoorr

Disjuntor e fusvel exercem basicamente a mesma funo: ambos tm como

maior e mais difcil tarefa, interromper a circulao da corrente de curto-circuito,

mediante a extino do arco que se forma. Esse arco se estabelece entre as peas de

contato do disjuntor ou entre as extremidades internas do elemento fusvel. Em ambos

os casos, a elevada temperatura que se faz presente leva a uma situao de risco que

pode assim caracterizar-se:

27

A corrente de curto-circuito (Ik)

a mais elevada das correntes que pode vir a circular no circuito, e como em

superior corrente nominal, s pode ser mantido por um tempo muito curto, sob pena

de danificar ou mesmo destruir componentes de um circuito. Portanto, o seu tempo de

desligamento deve ser extremamente curto.

Essa corrente tem influncia tanto trmica (perda joule) quanto eletrodinmica,

pelas foras de repulso que se originam quando essa corrente circula entre

condutores dispostos em paralelo, sendo por isso mesmo, fator de dimensionamento

da seo condutora de cabos.

O seu valor calculado em funo das condies de impedncia do sistema, e

por isso varivel nos diversos pontos de um circuito. De qualquer modo, representa

em diversos casos at algumas dezenas de quilo-ampres que precisam ser

manobrados, seja pela atuao de um fusvel, seja pelo disparo por um rel de curto-

circuito que ativa o mecanismo de abertura dos contatos do disjuntor.

Entretanto, existem algumas vantagens no uso do fusvel, e outras usando

disjuntor. Veja no quadro 1 a comparao entre as caractersticas do fusvel e

disjuntor. A confiabilidade de operao do fusvel ou disjuntor assegurada pela

conformidade das normas vigentes e referncias do fabricante.

Quadro 1

Caractersticas para desempenho no curto-circuito.

Fusvel

Disjuntor

Dispensa clculo fino da corrente de

curto-circuito;

Alta capacidade de interrupo;

Elevada limitao;

Otimizao do tempo de Interrupo;

Disponibilidade fcil;

Baixo custo.

Necessita clculo fino da corrente

de curto-circuito;

Capacidade de interrupo variada;

Limitao em alta capacidade de

interrupo;

Tempo de interrupo variado;

Disponibilidade com restries;

Custo variado.

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1.4 Disjuntor motor


O disjuntor motor ou tambm guarda motor, um dispositivo de manobra

mecnico utilizado para estabelecer, conduzir e interromper correntes sob condies

normais do circuito, e interromper correntes sob condies anormais do circuito,

como: curto-circuito, sobrecarga ou subtenso. (Figura 1.29).

Figura 1.29: Disjuntor motor. Fonte:GE. Disjuntor_Motor_SFK.00


Figura 1.30: Disjuntor motor magntico (a) e termomagntico (b)

29

11..44..33 TTiippoo ddee ddiissjjuunnttoorr mmoottoorr

Disjuntor-motor magntico

Segundo informaes do fabricante este disjuntor possui as seguintes

caractersticas:

Proteo contra curto-circuito e seccionamento com possibilidades de bloqueio

mecnico por circuito individual de motores;

Disparador trmico ajustvel para proteo contra sobrecargas e dotado de

mecanismo diferencial com sensibilidade a faltas de fase, incorporado no rel

de sobrecarga;

Disparador magntico fixo e calibrado em 12 vezes a corrente nominal do

disjuntor.

Disjuntor-motor termomagntico

Este disjuntor tem as seguintes caractersticas:

Proteo contra curto-circuito e seccionamento com possibilidades de bloqueio

mecnico por circuito individual de motores;

Disparador trmico ajustvel para proteo contra sobrecargas e dotado de

mecanismo diferencial com sensibilidade a faltas de fase, incorporado no

disjuntor-motor;

Disparador magntico fixo e calibrado em 12 vezes a corrente nominal do

disjuntor.

Ambos apresentam outras caractersticas aqui no relacionadas e que podero

ser obtidas consultando o Catlogo do Fabricante.

11..44..44 CCuurrvvaa ddee ddiissppaarroo ddoo ddiissjjuunnttoorr--mmoottoorr

Exemplificando: a Figura 1.31 apresenta a curva de disparo do disjuntor-motor

marca GE, modelo SFKOJ. O tempo de disparo est em funo da corrente ajustada

a frio. Em estado aquecido, devido passagem da corrente nominal de servio, os

tempos de atuao dos rels de sobrecarga ficam reduzidos em 4 vezes. Temos,

portanto, na Curva 1: disparo trmico, funcionamento com 2 plos e na Curva 2:

disparo trmico, funcionamento com 3 plos.

30

Figura 1.31: Curva de disparo. Fonte: . Acesso em: 01 jun. 2007.

1.5 Dispositivos diferenciais residuais


So dispositivos contra fuga de corrente eltrica, permitem otimizao de

energia e evitam choques eltricos. Eles asseguram o comando e seccionamento dos

circuitos eltricos.

A utilizao deste tipo de dispositivo obrigatria nas edificaes segundo a

norma NBR 5410/97, que define seu uso nas reas frias ou sujeitas a umidade, como

banheiros, reas de servio e reas externas.

31

Figura 1.32: Dispositivo diferencial residual.

Fonte: . Acesso 20 jun. 2007.


Figura 1.33: Dispositivo diferencial residual.


A Figura 1.34 ilustra uma vista em corte e a constituio interna de um

dispositivo diferencial capaz de detectar correntes de falta CA, CC pulsante e CC

lisas.

32

Figura: 1.34: Constituio interna de um dispositivo diferencial residual. Fonte: ABNT. NBR 5410.

Legenda R rel de disparo; A unidade de medio e comparao para correntes residuais contnuas lisas.; T boto de teste; W1 sensor de correntes senoidais e correntes contnuas pulsantes; W2 sensor de correntes contnuas puras.

11..55..44 FFuunncciioonnaammeennttoo

Referindo-se ainda sobre a Figura 1.34, o dispositivo mede permanentemente a

soma vetorial das correntes que percorrem os condutores de um circuito. Enquanto o

circuito mantiver eletricamente equilibrado, a soma das correntes em seus condutores

praticamente nula. Se houver falha de isolao no equipamento ou alguma pessoa

tocar na parte viva do circuito protegido pelo DR, surgir uma corrente de fuga terra.

Isso ocorrendo, a soma vetorial das correntes nos condutores monitorados pelo DR

no ser mais nula.

O dispositivo detecta exatamente essa diferena de corrente. Quando a

intensidade de corrente de fuga atinge um determinado valor, o rel R ativado e por

sua vez desativa os contatos principais do prprio dispositivo ou outro dispositivo

contator ou disjuntor a ele associado.

33

Segurana

Uma pequena falha em um eletrodomstico, um fio decapado, uma tomada ou

um interruptor com defeito pode colocar em srios riscos a sade da sua famlia e

at a sua residncia. sempre bom lembrar que todas as funes biolgicas do

organismo humano so feitas por meio de pequenos impulsos eltricos. Portanto,

no difcil imaginar o que poder causar de dano sade uma descarga eltrica,

mais conhecida como choque.

11..55.. 55 TTiippooss

Disjuntor com proteo diferencial-DDR

Os DDR's so disjuntores com proteo diferencial, onde j esto

incorporados em um nico produto as funes do DR (Diferencial Residual) e do

Mini-Disjuntor. O DDR possui proteo diferencial contra contatos diretos e indiretos

e proteo contra sobrecarga e curto-circuito. Normalmente so disponveis nas

curvas B e C e sensibilidade de 30 e 300 mA. Sendo assim o DDR protege as

pessoas dos efeitos malficos de um choque eltrico (corrente at 30mA) e os

equipamentos

patrimoniais (correntes entre 100 e 500mA). Apresenta um custo maior em relao

ao IDR.

Figura 1.35: Dispositivo diferencial residual. Fonte: . Acesso em: 20 jun. 2007.

34

Interruptor diferencial residual IDR

um importante dispositivo de proteo e deteco de fuga de corrente. Alm

de proteger pessoas contra os efeitos do choque eltrico por contato direto ou indireto

causado por fuga de corrente, protege contra perda de energia eltrica. Um dos

principais pontos de sua segurana que ele capaz de detectar uma pequena

diferena entre a corrente que entra e sai do circuito. Ao detectar essa fuga de

corrente, o IDR desliga automaticamente os circuitos eltricos, garantindo a

segurana de pessoas e patrimnios.

1.6 Rel Trmico de Sobrecarga


So dispositivos que atuam pelo efeito trmico provocado pelas sobrecorrentes

de longa durao, ou quando ocorre sobrecarga que superaquecem o circuito ou

partes do circuito a nveis inadmissveis. Este superaquecimento pode ocorrer, por

exemplo, em funo de:

Sobrecarga mecnica na ponta do eixo do motor;

Falta de uma fase;

Tempo de partida prolongado de um motor.

Figura 1.36: Rel trmico de sobrecarga. Fonte: WEG. p. 278-279.

35


Figura 1.37: Simbologia do rel de sobrecarga.

11..66..33 PPrriinncciippiioo CCoonnssttrruuttiivvoo ddee uumm RReell ddee SSoobbrreeccaarrggaa

Um rel de sobrecarga composto dos seguintes componentes:

Figura 1.38: Composio do rel de sobrecarga. Fonte: SENAI. MG. 1999. p. 67.

36

Contatos Auxiliares

Geralmente o rel trmico de sobrecarga possui dois contatos, um

normalmente fechado NF (abridor) e outro normalmente aberto NA (fechador). O

contato NF responsvel pela interrupo de funcionamento do circuito eltrico em

caso de sobrecarga, podendo retornar a posio inicial de forma automtica ou

manual. J o contato NA normalmente utilizado na sinalizao de rel atuado.

Boto de Rearme

Tm a funo de rearmar os contatos auxiliares do rel de sobrecarga.

Lmina Bimetlica Auxiliar

Tem a funo de fazer a compensao do ajuste, de acordo com a variao da

temperatura ambiente.

Lminas Bimetlicas Principais

Tem a funo de acionar o dispositivo mecnico quando sofrem uma dilatao

e conseqente deflexo devido a elevao da corrente eltrica, comutando os

contatos mveis do rel.

Mecanismo de Regulagem (Ajuste de Corrente)

Permite efetuar a regulagem da corrente solicitada pela carga, que poder

circular no circuito.


Os rels de sobrecarga foram desenvolvidos para operar baseados no princpio

de pares termoeltricos. O princpio de operao do rel baseado nas diferentes

dilataes que os metais apresentam, quando submetidos a uma variao de

temperatura. Duas ou mais lminas de metais diferentes (normalmente ferro e nquel)

so unidas atravs de soldas, sob presso ou eletroliticamente. Quando aquecidas

elas se dilatam diferentemente e se curvam. Esta mudana de posio usada para

comutao de um contato.

Durante o esfriamento, as lminas voltam posio inicial. O rel est, ento,

novamente pronto para operar, desde que no exista no conjunto um dispositivo

mecnico de bloqueio. O rel trmico permite que o seu ponto de atuao seja

ajustado com o auxlio de um dial. Isto possibilita ajustar o valor de corrente que para

a atuao do rel.

37

Deve-se calibrar a corrente de ajuste do rel em funo da corrente nominal do

componente a ser protegido, por exemplo, um motor.

Figura 1.39: Dilatao do bimetal.

Fonte: SENAI. MG. 1999. p. 68.

Ao da corrente nas lminas

As lminas do rel de sobrecarga bimetlico podem ser aquecidas de diversas

formas pela corrente:

1. Aquecimento Direto

As Lminas esto no circuito principal e so percorridas pela corrente total ou

parte dela. O aquecimento, neste caso, funo da intensidade de corrente e da

resistncia das lminas.

Figura 1.40: Aquecimento direto. Fonte: SENAI. MG. Dispositivos de proteo e controle. 1999. p. 68.

38

2. Aquecimento Indireto

Neste caso, as lminas ou so envolvidas ou recebem calor de um elemento

resistivo.

Figura 1.41: Aquecimento indireto. Fonte: SENAI-MG. 1999. p. 68.

3. Aquecimento Semi-Direto

As Lminas so aquecidas pela passagem de corrente e, adicionalmente, por

um elemento resistivo. O elemento resistivo pode ser ligado em srie ou paralelo com

as lminas. Este tipo de rel usado para pequenas correntes de atuao para se

conseguir a dilatao necessria. Veja a Figura 1.41.

Figura 1.42: Aquecimento indireto em srie e em paralelo. Fonte: SENAI. MG. Dispositivos de proteo e controle. 1999. p. 68.

11..66..55 RReellss ddee SSoobbrreeccaarrggaa ccoomm OOppeerraaoo aattrraavvss ddee

TTrraannssffoorrmmaaddoorreess ddee CCoorrrreennttee

Utilizam-se dois tipos de transformadores de correntes:

Os que operam linearmente at aproximadamente 10 vezes a corrente nominal

primria;

Os que operam em sobrecorrente de sobrecarga a partir da corrente nominal.

39

Figura 1.43: Aquecimento atravs de transformador de corrente (TC). Fonte: SENAI. MG. 1999. p. 69.

11..66..66 CCaarraacctteerrssttiiccaass ddee ddiissppaarroo ddoo rreell ddee ssoobbrreeccaarrggaa

A caracterstica de disparo do rel de sobrecarga indica os vrios tempos de

atuao em funo de mltiplos ajustes e devem ser definidas sob a forma de curvas

fornecidas pelo fabricante, conforme mostra a Figura 1.44.

40

Figura 1.44: Curvas de disparos de cargas. Fonte: SENAI. MG. 1999. p. 69.

11..66..77 CCoonnddiieess ddee sseerrvviioo

Influncia da Temperatura Ambiente

As caractersticas de disparo correspondem a um valor determinado da

temperatura ambiente, e so baseadas na ausncia de carga prvia do rel de

sobrecarga (ou seja, estado frio). Este valor de temperatura ambiente deve ser

claramente indicado nas curvas de disparo; os valores preferenciais so de + 200 C ou

+ 400 C.

41

Compensao de Temperatura

Os rels de sobrecarga trmicos possuem compensao de temperatura

ambiente, exemplificando:

Com uma temperatura ambiente de + 300 C, as lminas bimetlicas principais

se dilataro, curvaro e tero deslocado atravs do cursor, uma parte do percurso e,

para um determinado valor de corrente, resultaria um tempo de disparo menor. Para

que isto seja evitado, o cursor atua sobre a lmina bimetlica auxiliar. Esta lmina no

, contudo, percorrida pela corrente. Ela aquecida somente pela temperatura

ambiente e se curvar na proporo das lminas principais. Desta forma as lminas

aquecidas pela corrente determinaro um mesmo tempo de disparo para qualquer

temperatura ambiente .Este tipo de compensao de temperatura satisfaz na faixa de

200 a + 500 C.

Proteo contra Religamento Involuntrio

Aps um disparo por sobrecarga, as lminas bimetlicas necessitam resfriarem

e retornarem sua posio inicial at que o rel esteja novamente em condies de

servio. Assim, o intervalo de repouso necessrio ao motor fica obrigatoriamente

assegurado.

Rels de sobrecarga em rearme automtico so utilizados com contatores

comandados por boto de impulso. Aps o tempo de resfriamento, o contato auxiliar

do rel retorna sua posio inicial no ativando o circuito de comando.

Rels de sobrecarga em rearme manual so utilizados em contatores

comandados por chave de posio fixa. O contato auxiliar do rel permanece aberto

aps o tempo de resfriamento, impedindo ativar-se o circuito de comando.

Proteo contra Falta de Fase

A curva caracterstica de disparo de um rel de sobrecarga trifsico dada na

condio de que todas as trs lminas so percorridas por correntes equilibradas. No

caso de falta de fase, apenas duas lminas so aquecidas e devem produzir,

sozinhas, o deslocamento/fora necessrios para atuao do mecanismo de disparo.

Os Rels de sobrecarga trifsicos, com proteo contra falta de fase, oferecem

a vantagem de atuao mais rpida quando sob carga bifsica, ou seja, falta de uma

fase.

42

1.7 Contatores


So dispositivos de manobra mecnicos, acionados eletromagneticamente e

operados distncia. So construdos para uma elevada freqncia de operaes e

capazes de estabelecer, conduzir e interromper correntes em condies normais do

circuito, inclusive sobrecargas no funcionamento. So usados para manobra de

circuitos auxiliares de vrios tipos, ligao de motores e outras cargas.

Figura 1.45: Contator. Fonte: SENAI. MG. 1998. p. 49.; WEG. s. d. p. 251.

43


A Figura 1.46 representa a simbologia de um contator com seus contatos

principais, 02 contatos auxiliares NA e 01 contato auxiliar NF.

Figura 1.46: Smbolo de contator.

Identificao dos terminais de contatores

A identificao dos terminais de um contator utilizada para facilitar a

execuo de projetos de comandos e a localizao e funo desses elementos na

instalao.

A seguir ser apresentada a identificao dos diversos terminais de um

contator.

Bobinas

So identificadas de forma alfanumrica com A1 e A2.

Figura 1.47: Smbolo da bobina de um contator.

44

Terminais dos Contatos Principais

Devem ser identificados por nmeros unitrios e por um sistema alfanumrico.

Os terminais 1L1, 3L2 e 5L3 so ligados na rede (fonte) e os terminais 2T1, 4T2 e 6T3

devem ser conectados na carga.

Figura 1.48: Identificao de contatos principais.

Terminais dos Contatos Auxiliares

Os terminais dos circuitos auxiliares so identificados com dois nmeros, onde:

A unidade representa a funo do contato;

A dezena representa a seqncia de numerao.

A Figura 1.49 mostra um sistema de identificao de contatos auxiliares:

Figura 1.49: Identificao de contatos auxiliares. Fonte: WEG. s. d. p. 247.

45


O contator constitudo de sistema de acionamento (ncleo mvel, ncleo fixo

e bobina) e sistema de manobra de carga (contatos mveis e fixos e cmara de

extino de arco).

Contatos

Podem ser fixos ou mveis. Tambm podem ser principais (usados para

conduzir a corrente de carga) e auxiliares (usados para a comutao de circuitos

auxiliares, sinalizao e intertravamento eltrico, entre outras aplicaes).

Contatos Fixos: partes dos contatos que so fixadas carcaa do contator;

Contatos Mveis: peas movidas quando se energiza a bobina do contator.

Esses contatos faro contato fsico com os contatos fixos, estabelecendo o

circuito.

Cmara de extino

um compartimento que envolve os contatos principais. Seu principal objetivo

a extino da fasca, ou arco voltico, que surge quando se interrompe um circuito

eltrico que est energizado. O arco extinto pelo processo denominado sopro

dinmico, atravs do campo magntico formado por ele.

Terminais de Conexo

Destinam-se interligao do contator com outros dispositivos do circuito.

Carcaa

a parte que aloja e sustenta todos os componentes do contator. feita de

material isolante e que oferea boa resistncia eltrica e mecnica.

Suporte dos Contatos Mveis

Sustenta mecanicamente os contatos mveis e se encontra preso ao ncleo

mvel. feito de material isolante de alta resistncia mecnica.

Ncleo Mvel

Elemento feito de lminas de ferro sobrepostas, isoladas entre si, acoplado

mecanicamente ao suporte dos contatos mveis.

46

Ncleo Fixo

Elemento responsvel pela concentrao das linhas de fora do campo

magntico criado pela bobina, evitando que elas se dispersem. feito de lminas de

ferro sobrepostas, isoladas entre si. Nos contatores com acionamento em corrente

alternada inserido, nos plos magnticos do ncleo fixo, um anel metlico,

denominado de anel de defasagem (anel de curto - circuito).

Sua funo a de evitar rudos e trepidaes do contator quando a corrente

alternada passar pelo zero, momento em que no haveria campo magntico,

conforme Figura 1.50.

Figura 1.50 - Anel de defasagem. Fonte: SENAI. MG. 1998. p. 51.

Bobina

Elemento responsvel pela criao do campo eletromagntico que faz

movimentar o sistema mvel do contator. A bobina constituda por um condutor de

cobre esmaltado, enrolado em forma de espiras num carretel isolante.

A Figura 1.51apresenta o desenho em corte de um contator, onde podero ser

observados seus componentes.

47

Figura 1.51: Constituio de um contator. Fonte: WEG. .s. d. p. 245.

11..77..44 AAcceessssrriiooss

Supressor de Surto

So dispositivos conectados em paralelo com a bobina do contator e utilizados

no amortecimento das sobretenses provocadas durante as operaes de abertura,

que podem danificar componentes sensveis.

So compostos de circuitos RC ou Varistores (Figura 1.51).

Figura 1.52: Supressor de surto. Fonte: SENAI. MG. 1998. p. 51

48

Bloco de Contatos auxiliares

Alguns contatores possuem contatos auxiliares diretamente na sua carcaa.

Atualmente, os blocos de contatos so acessrios que podero ser acoplados aos

contatores.

Os contatos auxiliares podem ser abertos (NA) ou fechados (NF). Na Figura

1.52 pode-se observar os detalhes de um bloco de contatos auxiliares com fixao no

topo e fixao lateral.

Figura 1.53: Bloco de contatos auxiliares. Fonte: WEG. s. d. p. 246.

Temporizador Pneumtico

Elemento de temporizao fixado na parte frontal dos contatores fabricado

para retardo na energizao ou retardo na desenergizao.

49

Figura 1.54: Bloco de contato auxiliar temporizado. Fonte: WEG. s. d. p.. 264.

Intertravamento Mecnico

a combinao que garante mecanicamente a impossibilidade de fechamento

simultneo entre dois contatores. A sua montagem normalmente feita lateralmente,

entre os dois contatores.

Figura 1.55: Intertravamento mecnico. Fonte: WEG. s. d. p. 263.


a) Acionamento

Quando a bobina do contator energizada a partir de um dispositivo de

comando (botoeiras, chaves fim de curso, rels, etc.), cria-se um campo magntico, e

o ncleo fixo atrai o ncleo mvel, deslocando os contatos mveis que esto

50

acoplados mecanicamente a este, desta forma haver a comutao dos contatos

principais e auxiliares.

b) Desligamento

Para desligamento do contator, necessrio interromper a alimentao da

bobina, fazendo com que desaparea o campo magntico provocado por molas, o

retorno do ncleo mvel e, conseqentemente, o retorno dos contatos ao estado de

repouso.

11..77..66 TTiippooss ddee CCoonnttaattoorreess

De acordo com as caractersticas eltricas e as condies de servio, os

contatores podem ser classificados em: Contatores Tripolares de Potncia e

Contatores Auxiliares.

Contator Tripolar

destinado a efetuar o acionamento de diversos tipos de cargas das

instalaes industriais, como motores eltricos, capacitores, sistemas de

aquecimento, etc.

Suas principais caractersticas so:

Podem possuir contatos principais e auxiliares;

Maior robustez de construo;

Facilidade de associao a rels;

Tamanho fsico de acordo com a potncia da carga;

A potncia da bobina do eletrom varia de acordo com o tipo de

contator;

Geralmente tem cmara de extino de arco;

Pode-se inserir blocos de contatos auxiliares e outros acessrios

fornecidos pelo fabricante.

Contator Auxiliar

destinado a efetuar o comando de pequenas cargas. utilizado no comando

de sinalizaes, eletrovlvulas, bobinas de contatores tripolares, etc. Tambm so

utilizados para aumentar o nmero de contatos auxiliares dos contatores tripolares.

51

Suas principais caractersticas so:

Tamanho fsico varivel, conforme o nmero de contatos;

Corrente nominal de carga mxima igual a 10 A para todos os

contatos;

Cmara de extino inexistente.

11..77..77 CCaarraacctteerrssttiiccaass EEllttrriiccaass ee DDiimmeennssiioonnaammeennttoo

O contator um dos dispositivos mais usados para seccionamento nas

instalaes eltricas industriais. Para fazermos a escolha de um contator, devemos

conhecer suas caractersticas eltricas, que so informaes padronizadas por

normas e esto contidas nos selos de identificao e nos catlogos de fabricantes.

As principais caractersticas eltricas de um contator so:

Tenso Nominal de Isolao: valor da tenso que caracteriza a

resistncia de isolamento entre as partes isolantes e condutoras do contator;

Tenso Nominal de Servio: valor eficaz da tenso em que o contator

dever operar ( 220V - 380V);

Potncia Nominal Eltrica e Mecnica: potncia real consumida por um

equipamento eltrico e que dever ser transferida atravs dos contatos

principais do contator;

Corrente Nominal de Servio: corrente mxima que os contatos de um

dispositivo suportam, sem danificar as partes isolantes. indicada pelo

fabricante e depende da tenso nominal de servio, da freqncia e da

categoria de emprego;

Freqncia de Manobras: nmero de manobras (abertura ou fechamento

dos contatos) por hora que o contator deve realizar. Quanto maior for o

nmero de manobras especificado pelo fabricante, maior ser a vida til dos

contatos;

Tenso de Comando: tenso de alimentao da bobina do contator, que

deve operar perfeitamente com at 85% dessa tenso;

Nmero de Contatos Auxiliares: definidos de acordo com a necessidade

do circuito;

52

Categorias de Emprego: determina as condies para a ligao e

interrupo da corrente e da tenso nominal de servio

correspondentemente, para a utilizao normal do contator, nos mais

diversos tipos de aplicao para CA e CC.

Observe o Quadro 02:

Quadro 2

Categorias de Emprego de Contatores, conforme IEC 947

Tipo de Corrente

Categoria Aplicao

AC AC 1

AC 2

AC 3

AC 4

AC 5a

AC 5b

AC 6a

AC 6b

AC 7a

AC 7b

AC 8a

AC 8b

AC 12

AC 13

AC 14

AC 15

Manobras leves; carga hmica ou pouco indutiva (aquecedores, lmpadas

incandescentes e fluorescentes compensadas).

Manobras leves; comando de motores com anis coletores (guinchos,bombas,

compressores). Desligamento em regime.

Servio normal de manobras de motores com rotor gaiola (bombas, ventiladores,

compressores). Desligamento em regime.*

Manobras pesadas. Acionar motores com carga plena; comando intermitente

(pulsatrio); reverso a plena marcha e paradas por contracorrente (pontes

rolantes, tornos, etc.).

Chaveamento de controle de lmpadas de descargas eltricas

Chaveamento de lmpadas incandescentes

Chaveamento de transformadores

Chaveamento de bancos de capacitores

Aplicaes domsticas com cargas pouco indutivas

Cargas motoras para aplicaes domsticas

Controle de compressor-motor hermeticamente refrigerado com reset manual

para liberao de sobrecarga**

Controle de compressor-motor hermeticamente refrigerado com reset automtico

para liberao de sobrecarga**

Controle de cargas resistivas e cargas de estado slido com isolamento atravs

de acopladores pticos.

Controle de cargas de estado slido com transformadores de isolao.

Controle de pequenas cargas eletromagnti

Controle de cargas eletromagnticas (> 72VA)

DC DC 1

DC 3

DC 5

Cargas no indutivas ou pouco indutivas, (fornos de resistncia)

Motores CC com excitao independente: partindo, em operao contnua ou

em chaveamento intermitente. Frenagem dinmica de motores CC.

Motores CC com excitao srie: partindo, operao contnua ou em

chaveamento intermitente. Frenagem dinmica de motores CC.

Chaveamento de lmpadas incandescentes

53

DC 6

DC 12

DC 13

DC 14

Controle de cargas de cargas resistivas e cargas de estado slido atravs de

acopladores pticos.

Controle de eletroms

Controle de cargas eletromagnticas que tm resistores de economia no

circuito.

* A categoria AC 3 pode ser usada para regimes intermitentes ocasionais por um perodo de tempo limitado

como em set-up de mquinas; durante tal perodo de tempo limitado o nmero de operaes no pode exceder 5

por minuto ou mais que 10 em um perodo de 10 minutos.

** Motor-compressor hermeticamente refrigerado uma combinao que consiste em um compressor e um

motor, ambos enclausurados em um invlucro, com eixo no externo, onde o motor opera neste meio

refrigerante.

Fonte: WEG. s. d. p. 258.

1.8 Botes de comando


So dispositivos destinados a estabelecer ou interromper momentaneamente,

no local ou distncia e de forma indireta, o comando de equipamentos de manobra

e/ou de operao.

Figura 1.56: Diversos modelos de botes. Fonte: Acesso em: 18 jun. 2007. Fonte: Acesso em: 18 jun. 2007.

54

1.8.2 Simbologia

Figura 1.57: Simbologia para botes.


Existem vrios tipos de botes de comando. Geralmente, so compostos por

um elemento frontal de comando (cabeote) e um bloco de contatos.

Pelo princpio de montagem modular, h possibilidade de adaptar vrios blocos

de contato por boto de comando eltrico e cada bloco possuindo contatos NA, NF ou

ambos, ampliando assim, a aplicao deste dispositivo de comando. Este princpio

denominado de blocos de contatos intercambiveis e conforme aplicao, os

cabeotes podem apresentar dimetros de 10, 15, 16, 22 e 30 mm.

Bloco de Contato

Elemento constitudo de um corpo isolante, contatos mveis, fixos e bornes

para conexes.

Figura 1.58: (a) Bloco de contatos simples. (b) Bloco de contatos duplo. Fonte: . Acesso em: 18 jun. 2007.

55

Corpo isolante

Serve para envolver os contatos e sustentar os bornes para conexes. feito

de material termoplstico (isolante) de boa resistncia mecnica.

Contatos

So elementos responsveis pela continuidade da corrente eltrica do circuito.

Os contatos so, normalmente, em forma de pastilha de liga de prata

superdimensionada, tanto nas partes fixas como nas mveis, garantindo assim uma

alta capacidade de ruptura, que acarreta uma vida mais longa para os contatos.

Alguns fabricantes fornecem, sob encomenda, contatos com banho de ouro.

Bornes para Conexes

So elementos que estabelecem a ligao dos condutores aos contatos fixos.

Elemento Frontal de Comando

O elemento de acionamento do boto de comando pode ser de vrios tipos:

Normal

Utilizados nos comandos eltricos em geral. um boto de longo curso e

praticamente inexiste a possibilidade de manobra acidental.

Faceado Simples

Possui somente um dispositivo para acionamento. (Figura 1.59)

Figura 1.59: Boto de acionamento normal e faceado. Fonte: . Acesso em: 24 maio 2007.

56

Faceado duplo

Possui dois dispositivos para acionamento: um boto verde (liga) e um boto

vermelho (desliga) e, em alguns casos, um dispositivo de sinalizao luminoso, que

acender ao ser acionado o boto verde. (Figura 1.60).

Este tipo de elemento pode ser encontrado com ligaes internas, que facilita a

sua conexo aos circuitos de comando. Os fabricantes fornecem no corpo do

componente o diagrama de ligao.

Figura 1.60: Boto de acionamento faceado duplo iluminado. Fonte: . Acesso em: 24 maio 2007.

Saliente

Sua construo torna o acionamento mais rpido, porm oferece a

possibilidade de manobra acidental, se no houver guarnio. (Ver Figura 1.61).

Alguns tipos de botes de comando possuem cabeotes dotados de uma lmpada

interna, que acender quando acionarmos o dispositivo, sinalizando a operao.

Figura 1.61: Elemento saliente iluminado. Fonte: . Acesso em: 23 maio 2007.

57

Saliente com guarnio

Possuem uma guarnio (guarda total) que impede o acionamento acidental do

boto promovendo maior segurana. (Ver Figura 1.62).

Figura 1.62: Boto de comando saliente com guarda total. Fonte: Acesso em: 23 maio 2007.

Tipo de cogumelo

Normalmente so destinados a interromper circuitos em caso de emergncia.

(Ver Figura 1.62).

Figura 1.63: Boto de comando tipo cogumelo. Fonte: . Acesso em: 24 maio 2007.

Seletor de Posio

O seletor essencialmente um comutador para aplicaes industriais, que

permite resolver certos problemas de esquemas eltricos. So aqueles nos quais o

acionamento obtido atravs do giro de alavancas, knobs, chaves tipo yale e pode

acionar uma ou mais sees de contatos NA ou NF.

O comutador com Chave Yale Indicado para comando de circuitos onde

somente o operador responsvel executa a manobra. Os tipos de cabeote de

comando mais comuns para botes de comutao esto demonstrados na Figura

1.63.

58

Figura 1.64: (a) Seletor de posio tipo Alavanca. (b) Yale. (c) Knob. Fontes: . Acesso em: 23 maio 2007.

. Acesso em: 23 maio 2007. . Acesso em: 23 maio 2007.

11..88..44 CCllaassssiiffiiccaaoo ddooss bbootteess ccoonnffoorrmmee ssiisstteemmaa ddee ttrraavvaammeennttoo eellttrriiccoo

Acionamento por impulso livre (sem reteno)

So aqueles nos quais o acionamento obtido atravs de presso do dedo do

operador, no cabeote de comando dos botes; tirando-se o dedo do boto, ele

retorna automaticamente posio de repouso.

Os contatos so montados de tal forma que ao ser acionado, abre-se o NF e

logo aps fecha-se o NA, voltando posio de repouso por meio de molas, quando

cessa a presso sobre ele exercida. (Ver Figura 1.64).

Figura 1.65: Impulso livre (sem reteno). Fonte: < http://www.schmersal.com.br/catalogos>. Acesso em: 23 maio 2007.

59

Acionamento por impulso com reteno

Quando pressionado, se mantm na posio a que foi acionado, at novo

acionamento. Normalmente botes de emergncia do tipo cogumelo com trava ou

chave Yale so vermelhos. Observe a Figura 1.66:

Figura 1.66: (a)Impulso com reteno/girar para soltar (b)Reteno com chave Yale. Fonte: . Acesso em: 11 set. 2007.

11..88..55 BBootteess lluummiinnoossooss

Existem dois tipos: com alimentao direta e com alimentao atravs de

transformador. A Figura 1.67 apresenta o modelo com alimentao direta.

Figura 1.67: Faceado com guarnio e alimentao direta. Fonte: Acesso em: 23 maio 2007

11..88..66 BBoottooeeiirraass

a denominao que se d a um conjunto formado, geralmente, por dois ou

mais botes de comando eltrico. So empregados nos circuitos industriais tpicos de

servios pesados, como por exemplo, em mquinas que possuem dois ou mis

motores eltricos. O comando destes motores feito separadamente, atravs de

botes distintos, localizados em um mesmo invlucro. (Ver Figura 1.68).

60

Aplicao: comando de pontes rolantes, talhas, alarme contra

incndio, etc.

Figura 1.68: Caixas e botoeiras. Fonte: Acesso: 24 maio 2007.

11..88..77 CCddiiggoo ddee CCoorreess

Os botes de comando so fabricados segundo um cdigo internacional de

cores, o que facilita a identificao do regime de funcionamento das mquinas

comandadas por esses botes. O Quadro 3 mostra as cores e a indicao de suas

funes.

Quadro 3 Cdigo de cores e funes de botes

Cor padronizada Regime de Funcionamento

Vermelho Parar/desligar;

Parada de emergncia.

Verde ou Preto Acionamento;

Incio do ciclo de operao de mquina.

Amarelo

Ateno, cuidado;

Partida de retrocesso fora das condies normais de operao;

Partida de um movimento para evitar condies de perigo.

Branco ou Azul Claro Qualquer funo para a qual as cores mencionadas no tm

validade;

Informaes especiais.

61

11..99 RReell ddee TTeemmppoo


Os rels de tempo so dispositivos empregados nos circuitos de comandos

eltricos, com o objetivo de fazer a temporizao de manobras, em circuitos auxiliares

de comando, circuitos de proteo, etc.


Figura 1.69: Simbologia de temporizadores.

11..99..33 TTiippooss ddee rreellss ddee tteemmppoo qquuaannttoo aaoo ddooss ccoonnttaattooss

Instantneo a Energizao

Alimentando-se o dispositivo, inicia-se a contagem do tempo e

simultaneamente os contatos sero ativados. Aps o tempo programado, os contatos

sero desativados. Interrompendo-se a alimentao durante o processo de contagem

do tempo, o mesmo anulado e os contatos sero desativados.

Figura 1.70 - Temporizao instantnea.

62

Com Retardo a Energizao

Alimentando-se o dispositivo, inicia-se a contagem do tempo. Transcorrido o

tempo programado, os contatos sero ativados e s sero desativados quando a

alimentao for desligada. Interrompendo-se a alimentao durante a contagem do

tempo, o mesmo ser anulado.

Figura 1.71: Temporizao com retardo a energizao.

Com Retardo a Desenergizao

Alimentando-se o dispositivo, os contatos sero ativados instantaneamente

(haver a comutao dos contatos). Ao desenergizarmos o dispositivo, inicia-se a

contagem do tempo. Aps o tempo programado, os contatos sero desativados

Figura 1.72: Temporizao com retardo a desenergizao.

11..99..44 TTiippooss ddee rreellss ddee tteemmppoo qquuaannttoo aaoo pprriinnccppiioo ddee ffuunncciioonnaammeennttoo ee ss

ccaarraacctteerrssttiiccaass ffssiiccaass ee ccoonnssttrruuttiivvaass

Os temporizadores podem ser classificados quanto ao princpio de

funcionamento e caractersticas construtivas, em:

63

Eletrnico (Analgico e Digital);

Pneumtico;

Eletromecnico;

Trmico.

Daremos nfase ao estudo dos temporizadores eletrnicos e pneumticos, por

serem dispositivos que apresentam uma srie de vantagens sobre os demais, como:

maior preciso, menor desgaste, ocupam menor espao fsico, etc.

Temporizadores eletrnicos So dispositivos usados nos circuitos eltricos com o objetivo de processar a

temporizao de manobras.

Figura 1.73: Temporizador. Fontes: Acesso em: 23 maio 2007.

Acesso em: 23 maio 2007.

Constituio constitudo de um circuito eletrnico de temporizao, que atua sobre um rel

magntico, o circuito est alojado em uma caixa de material isolante. Na parte frontal

dessa caixa so colocados um seletor de tempo (que gira sobre uma escala

numerada, representando o tempo em segundos) e os bornes para ligao dos

condutores.

Funcionamento Quando os bornes A1 e A2 (a e b) forem energizados, o circuito eletrnico

entrar em operao, realizando a temporizao pr-selecionada atravs do boto

seletor. Uma vez vencido este tempo, feito o acionamento do rel magntico, que

comutar os seus contatos (abrir 15 - 16 e fechar 15 - 18).

64

Os contatos do rel magntico voltaro posio de repouso quando os bornes A1 e

A2 (a e b) forem desenergizados.

Obs: Retardo na energizao.

Caractersticas eltricas

Suas principais caractersticas eltricas so:

Tenso de Acionamento: normalmente 24V, 127V ou 220V;

Tenso Mxima de Servio: normalmente de 250V;

Corrente Nominal: corrente dos contatos do rel (normalmente 10A);

Faixa de Ajuste: a faixa de tempo a ser ajustada no seletor externo.

Temporizadores pneumticos

um dispositivo de temporizao com caractersticas eletropneumticas, cujo

funcionamento est baseado na ao de um eletrom que aciona uma vlvula

pneumtica, dando temporizao definida e regulvel.

Figura 1.74: Temporizador pneumtico. Fonte: SENAI. MG. 1999. p. 99.

Constituio

A Figura 1.75 apresenta os componentes do rel pneumtico, em vista explodida.

65

Figura 1.75: Vista explodida de rel pneumtico. Fonte: SENAI. MG. 1999. p. 100.

Legenda

1. Alavanca de armamento do temporizador, que liga a sanfona ao bloco de contatos eltricos.

2. Balancim.

3. Mola Superior.

4. Vlvula.

5. Sanfona (resistente aos leos e envelhecimento).

6. Contatos abridores e fechadores.

7. Dispositivo de acionamento da regulagem do temporizador.

Funcionamento

Temporizador Pneumtico ao Trabalho: estando o temporizador pneumtico

acoplado ao contator e sendo este alimentado, o ncleo atrair o balancim, que libera

a sanfona, que ir encher-se de ar, deslocando-se em direo ao balancim.

Terminado o tempo, regulado previamente, a sanfona estar cheia de ar e

pressionar uma pequena alavanca, que liberar o balancim. O seu deslocamento

provocar a abertura do contato NF e o fechamento do contato NA, que

permanecero assim enquanto o contator estiver alimentado.

66

Quando seccionarmos a alimentao do contator, o seu ncleo deslocar o

balancim em direo sanfona, expulsando o ar nela contido. Com isto, os contatos

voltaro posio original de repouso, deixando o temporizador pneumtico apto

para um novo ciclo de operao.

Temporizador Pneumtico ao Repouso: estando o temporizador

pneumtico acoplado ao contator, os contatos NA e NF do temporizador esto em

repouso. Quando o contator for alimentado, o ncleo forar o deslocamento do

balancim em direo sanfona, pressionando-a para que expulse o ar nela contido.

Tambm ocorrer a abertura do contato NF e o fechamento do contato NA.

Quando seccionarmos a alimentao do contator, o balancim voltar posio

original, liberando a sanfona para que se encha de ar novamente. Quando terminar o

tempo programado, a sanfona estar cheia de ar e pressionar uma pequena

alavanca (disparador), que acionar o sistema de sustentao dos contatos, fazendo

com que estes voltem posio de repouso, isto , o contato NF fechar e o contato

NA abrir.

Para iniciar um novo ciclo de operao, devemos acionar novamente o

temporizador pneumtico.

1.10 Chave Auxiliar Tipo Fim de Curso


Fim de Curso uma chave que opera em funo de posies pr-

determinadas, atingidas por uma ou mais partes mveis do equipamento controlado.

67

Figura 1.76: Chave fim de curso. Fonte: . Acesso em: 17 maio 2007.


O smbolo usado na representao das chaves fim de curso est representado

na Figura 1.77.

Figura 1.77- Simbologia de chave fim-de-curso.


basicamente composta por um corpo (carcaa), bloco de contatos e um

elemento de acionamento (cabeote).

68

Corpo

o elemento responsvel pela proteo mecnica dos contatos e bornes. Serve

como suporte de fixao do elemento de acionamento. Feito de materiais de elevada

resistncia mecnica e trabalham em temperaturas variadas (Ver Figura 1.78).

Figura 1.78: Corpo de chave fim de curso. Fonte: SENAI. MG. 1999. p. 40.

Bloco de Contatos

o elemento responsvel pelo acionamento eltrico do circuito de comando,

quando acionado mecanicamente pelo cabeote.

Sistemas de Contatos

a) Contatos Simples ou por Impulso

Possuem um estgio intermedirio entre a operao dos contatos NF e NA,

dependente da velocidade de atuao.

b) Contatos Instantneos

No possuem estgio intermedirio entre a operao dos contatos NF e NA. A

abertura e fechamento dos contatos no dependem da velocidade de atuao.

Contatos Prolongados

So usados para situaes especficas. Ex: Quando acionado, o contato NA

fechar antes que o contato prolongado NF abra, que ficar fechado at quase o final

do curso da ao, quando ento se abrir.

OBS: os bornes dos contatos so identificados por cdigo numrico, idntico aos contatos auxiliares dos outros dispositivos j estudados, padronizados pela I.E.C.

69

Elemento de acionamento (cabeote)

Elemento que abriga os mecanismos de acionamento da chave fim - de

curso. escolhido de acordo com o comando a ser executado. Existem vrios tipos

de cabeote, que trabalham em dois movimentos bsicos: percurso de ao retilnea

e percurso de ao angular, e seu retorno pode ser automtico ou por acionamento.

a) Percurso de Ao Retilnea

Os cabeotes podem ser acionados na posio vertical ou horizontal, conforme

apresentado na Figura 1.79.

Figura 1.79: Cabeote de percurso retilneo. Fonte: http://www.kap.com.br./chavefimdecurso > Acesso em: 17maio 2007.

b) Percurso de Ao Angular

Para cabeotes de alavanca e cabeotes de hastes, o mecanismo operador

externo (Batente) dever acionar perpendicularmente ao eixo de rotao da alavanca

(Haste).

Figura 1.80: Cabeote de percurso angular. Fonte: http://www.kap.com.br./chavefimdecurso > Acesso em: 17 maio 2007.

70

A Figura 1.81 ilustra algumas recomendaes de acionamento, as setas

indicam o sentido do acionamento do cabeote.

Figura 1.81: Percurso de Acionamento. Fonte: Acesso em: 17 maio 2007.

A Figura 1.82 mostra alguns tipos de acionamentos (cabeotes) das chaves fim

de curso disponveis no mercado.

Figura 1.82: Tipos de acionamentos de chaves fim de curso. Fonte: http://www.kap.com.br/chavefimdecurso>. Acesso em: 17 maio 2007.


Acionando-se o cabeote de comando, atravs de partes mveis de mquinas

como hastes, excntricos, ressaltos, etc. Ser executada a comutao dos contatos,

que iro operar diretamente em circuitos auxiliares e de comando.

71

11..1100..55 CCaarraacctteerrssttiiccaass

As principais caractersticas das chaves fim de curso so:

Tenso Nominal de Isolamento

Varia de acordo com o material usado na fabricao do dispositivo.

Normalmente de 500VCA ou 600 VCC.

Corrente Nominal

baseada na estrutura de seus contatos e bornes. Normalmente de 10A.

Nmero de manobras

Define a vida til do dispositivo.

Ex: 10 milhes de manobras, 50 milhes de manobras, etc.

Grau de Proteo

O grau de proteo expresso em cdigo devidamente normalizado, que

classifica para determinado equipamento, sua proteo contra choques, penetrao

de corpos estranhos slidos e lquidos.

Ex: IP 65

IP: Significa Grau de Proteo;

Primeiro algarismo (6): proteo total contra contato com partes sob tenso

ou em movimento. Proteo total contra penetrao de p;

Segundo algarismo (5): proteo contra jatos de gua, provenientes de

qualquer direo.

No Quadro 4, esto relacionadas as diversas classificaes a que esto

sujeitos os invlucros dos aparelhos eltricos, no que diz respeito ao grau de

proteo.

72

Quadro 4

ndices de Proteo

1.11 Sensores


O sensor um dispositivo capaz de monitorar a variao de uma grandeza

fsica e transmitir esta informao a um sistema de controle. Nas indstrias com

processos automatizados os sensores so elementos muito importantes. H vrios

tipos de sensores em um processo automatizado que pode ser colocado em

diferentes pontos. Podemos afirmar que todos os processos que necessitam de algum

tipo de controle ou superviso requerem sensores para fornecer informaes.

1

Algarismo

Proteo do acesso s partes energizadas

2

Algarismo

Proteo contra lquidos

0 Sem proteo 0 Sem proteo

1 Proteo contra toque acidental com a mo.

Proteo contra corpos estranhos slidos, de

dimenses acima de 50 mm.

1 Proteo contra gotas de gua na

vertical.

2 Proteo contra toque dos dedos.

Proteo contra corpos estranhos slidos, de

dimenses acima de 12 mm.

2 Proteo contra gotas de gua

at uma inclinao de 15 graus

com a vertical.

3 Proteo contra acessos acidentais de

ferramentas.

3 Proteo contra respingos de

gua at uma inclinao de 60

graus com a vertical.

4 Proteo contra ferramentas.

Proteo contra corpos slidos acima de 1 mm.

4 Proteo contra respingos de

gua de todas as direes.

5 Proteo completa contra toque.

Proteo contra acmulo de poeiras nocivas.

5 Proteo contra jatos de gua de

todas as direes.

6 Todas as peas energizadas completamente

protegidas.

Blindagem prova de p.

6 Proteo contra submerso.

73

11..1111..22 TTiippooss ddee sseennssoorreess

Microchave ou sensor de fim de curso

As microchaves transmitem apenas sinais digitais, ou seja, possuem apenas

dois estados (ligado ou desligado, aberto ou fechado).

O sinal de sada da microchave eltrico e indica se ela foi ou no acionada.

Este sinal pode servir de entrada, por exemplo, para o controlador do avano e recuo

de um cilindro pneumtico. No aconselhvel usar sensor do tipo detector por

contato em aplicaes que exijam grande nmero de comutaes do sensor porque

abrir e fechar a chave um grande nmero de vezes, provoca desgaste nos contatos

eltricos do sensor. A Figura 1.83 ilustra uma microchave industrial.

Figura 1.83: Microchave. Fonte: . Acesso em: 24 maio 2007.

Sensor de contato (reed-switch)

O sensor de contato reed switch funciona de maneira semelhante a

microchave. A diferena que seu acionamento no pela ao de um contato fsico,

mas pela ao de um campo magntico, como o de um im, por exemplo.

O sensor composto de uma ampola de vidro que contm duas lminas e um

gs inerte. Quando o conjunto estiver sob a ao de um campo magntico, as lminas

se unem fechando o contato eltrico.

O contato ir abrir quando o campo magntico deixar de existir. Este sensor

pode ter os contatos abertos ou fechados na posio de repouso (sem ao de

campo magntico), sendo que os abertos so chamados de contatos NA (normal

aberto) e os fechados de contatos NF (normal fechado).

74

Figura 1.84: Composio do sensor de contato (reed-switch).

Figura 1.85: Smbolo do sensor de contato (reed-switch).

Sensores de proximidade

O sensor de proximidade uma chave eletrnica semelhante a um fim de

curso mecnico, com a vantagem de no possuir nem contatos, nem atuadores

mecnicos. O sinal de um sensor pode ser usado para habilitar, desabilitar ou

controlar o funcionamento de um circuito, dispositivo ou equipamento.

A Figura 1.86 apresenta alguns tipos de sensores de proximidade.

75

Figura 1.86: Sensores de proximidade. Fonte: . Acesso em: 18 fev. 2009.

O acionamento dos sensores, entretanto, no depende de contato fsico com

as partes mveis dos equipamentos, basta apenas que estas partes se aproximem, a

uma distncia que varia de acordo com o tipo de sensor utilizado.

Os sensores de aproximao foram desenvolvidos para atender s

especificaes de sistemas mais modernos, onde necessrio conciliar, alta

velocidade e grande confiabilidade nos acionamentos.

Sensores Indutivos

O sensor indutivo utilizado para detectar a presena ou o deslocamento de

objetos metlicos. O seu funcionamento baseado, no princpio da variao da

indutncia eletromagntica.

76

Figura 1.87. Principio de funcionamento do sensor indutivo.

A superfcie externa frontal do sensor forma uma regio chamada "regio ativa"

onde o sensor detecta a presena ou deslocamento de objetos. Quando se aproxima

um objeto metlico da regio ativa do sensor h mudanas na amplitude do sinal do

circuito oscilador que so percebidas pelo demodulador. As variaes percebidas pelo

demodulador so transformadas em nvel de tenso e aplicadas no detector de nvel

da tenso. Na sada, o sinal que foi enviado amplificado e compatibilizado com os

nveis de tenso especificados pelo fabricante. H diversos modelos de sensores

indutivos que variam, principalmente em relao distncia de acionamento. Os tipos

mais comuns so de construo com corpo plstico ou metlico, como mostra a

Figura 1.88:

Figura 1.88: Sensor indutivo. Fonte: . Acesso em: 18 fev. 2009.

77

A utilizao dos sensores indutivos possui vantagens como:

Alta durabilidade;

Baixa manuteno;

Boa imunidade s influncias do ambiente em que ele est instalado;

Alta sensibilidade.

O smbolo de um sensor indutivo apresentado na Figura 1.89.

Figura 1.89: Smbolo de um sensor indutivo.

Sensores Capacitivos

O sensor capacitivo utilizado para detectar materiais metlicos e no

metlicos como plsticos vidros lquidos e etc. O princpio de funcionamento deste

tipo de sensor est baseado na variao da capacitncia de um capacitor.

A distncia de deteco normalmente varia de 0 a 20 mm, dependendo da

massa do material a ser detectado e das caractersticas determinadas pelo fabricante.

Da mesma forma que o sensor indutivo, os sensores capacitivos so construdos com

um de corpo plstico ou metlico. O diagrama de blocos do sensor capacitivo

apresenta um funcionamento semelhante ao do diagrama do sensor indutivo. A

diferena encontra-se no estgio oscilador. Quando um objeto colocado na regio

ativa do sensor, ocorre uma mudana da freqncia de oscilao devido alterao

do valor da capacitncia formada pela placa sensvel e a regio ativa.

78

Figura 1.90: Princpio de funcionamento de um sensor capacitivo.

Os sensores capacitivos so menos utilizados que os indutivos. Eles so

utilizados na medio de pequenas presses diferenciais ou na medio do nvel de

um lquido em um tanque.

Figura 1.91: Sensor capacitivo. Fonte: . Acesso em: 18 fev. 2009.

O smbolo de um sensor capacitivo est apresentado na Figura 1.92:

Figura 1.92: Smbolo do sensor capacitivo.

79

Sensores pticos (Fotoeltricos)

Os sensores pticos detectam a aproximao de qualquer tipo de objeto, desde

que este no seja transparente. distncia de deteco normalmente varia de 0 a

100 mm, dependendo da luminosidade do ambiente. Normalmente, os sensores

pticos so construdos em dois corpos distintos, sendo um emissor de luz e outro

receptor. Quando um objeto se coloca entre os dois, interrompendo a propagao da

luz entre eles, um sinal de sada ento enviado ao circuito eltrico de comando.

Outro tipo de sensor de proximidade ptico, muito usado na automao industrial, o

do tipo reflexivo no qual emissor e receptor de luz so montados num nico corpo, o

que reduz espao e facilita sua montagem entre as partes mveis dos equipamentos

industriais. A distncia de deteco , entretanto menor, considerando-se que a luz

transmitida pelo emissor deve refletir no material a ser detectado e penetrar no

receptor, o qual emitir o sinal eltrico de sada.

Figura 1.93: Aparncia tpica de sensores fotoeltricos. Fonte: . Acesso em: 18 fev. 2009.

80

O smbolo de um sensor ptico est representado na Figura 1.94:

Figura 1.94: Smbolo do sensor ptico.

Encoder

Um gerador de Pulsos (encoder) um sensor/transdutor que converte

movimento ou posio mecnica atravs de um eixo em uma srie de pulsos

eletrnicos. Existem vrios modelos com especificaes mecnicas e eletrnicas

diferentes. Um exemplo o encoder incremental que chamado assim porque o sinal

de sada produzido sucessivamente e a Informao dada o quanto foi

incrementado posio atual em relao posio de referncia. A posio de

referncia (o "zero" do encoder) dada ao se acionar, por exemplo, uma microchave.

Este tipo de encoder no informa a posio angular, mas sim o deslocamento em

relao a uma posio de referncia.

81

Figura 1.95: Dispositivo chamado de encoder.

Figura 1.96: Encoder incremental. Fonte: . Acesso em: 24 maio 2007.

1.12 Motor de Induo Trifsico

11..1122..11 IInnttrroodduuoo

Os motores eltricos de induo podem ser monofsicos ou trifsicos. Os

motores de induo monofsicos so mais utilizados para o acionamento de

pequenas cargas, como ventiladores, pequenas bombas e aparelhos de uso

domstico.

82

O motor de induo trifsico, ou simplesmente MIT, o motor mais utilizado na

indstria em virtude de sua robustez, baixo custo, vida til e facilidade na

manuteno, por isso ser o tema estudado neste captulo.

Figura 1.97: Motor de induo trifsico. Fonte: WEG. 2004. p. 2.


Motor eltrico uma mquina que tem como funo converter energia eltrica

em mecnica atravs do movimento rotativo de um eixo, quando aplicada em seus

enrolamentos uma tenso eltrica alternada.

11..1122..33 TTiippooss ddee MMoottoorreess EEllttrriiccooss ddee IInndduuoo TTrriiffssiiccoo

Motor Sncrono

Os motores sncronos so motores de velocidade constante e proporcional com

a frequncia da rede. Seu uso limitado a grandes potncias e acionamentos

especiais, que requerem velocidades invariveis em funo da carga.

Motor Assncrono

utilizado na grande maioria das mquinas e equipamentos industriais por

serem robustos e mais baratos. Sua velocidade sofre ligeiras variaes em funo da

variao da carga mecnica que inserida ao seu eixo.

83

Classificao dos motores Assncronos

Os motores assncronos podem ser do tipo rotor gaiola de esquilo, so assim

chamados porque seu enrolamento rotrico tem a caracterstica de ser curto-

circuitado, assemelhando-se a uma gaiola de esquilo. Outro tipo de motor assncrono

o motor de anis ou motor de rotor bobinado, que possui a mesma caracterstica

construtiva do motor de induo com relao ao estator, mas o seu rotor bobinado

com um enrolamento trifsico, cujo acesso feito atravs de trs anis com escovas

coletoras no eixo.

11..1122..44 CCoonnssttrruuoo

O MIT composto, basicamente por duas partes:

Estator e rotor, conforme mostra a Figura 1.97.

:

Figura 1.98: Motor de induo trifsico em corte. Fonte: WEG. 2004. p.11.

84

Rotor

O rotor constitudo de um eixo onde acoplada uma carga mecnica, o

mesmo possui um pacote de chapas magnticas denominado ncleo, que tem como

objetivo melhorar a permeabilidade magntica do meio. O enrolamento do rotor pode

ser bobinado ou do tipo Gaiola de Esquilo.

No rotor Gaiola de Esquilo, os condutores so normalmente de alumnio em

forma de barras e esto curto circuitados em cada terminal por anis contnuos, como

mostra a figura acima.

J o rotor Bobinado constitudo de um enrolamento trifsico, fechado

internamente em estrela, acessvel atravs de trs anis com escovas coletoras no

eixo, conforme mostra a Figura 1.98.

Figura 1.99: Motor assncrono de rotor de anis. Fonte: WEG. 2004. p.19

L0-0=0

formado por uma carcaa normalmente construda de ferro fundido, que a

estrutura de todo o conjunto. Internamente a ela existe o ncleo que um pacote de

chapas magnticas com a funo de concentrar as linhas de induo criadas pelos

enrolamentos quando so conectados corrente alternada. Nas ranhuras do ncleo

do estator, existe o enrolamento trifsico que constitudo de trs conjuntos de

bobinas de cobre defasadas de 120 geomtricos. Estas bobinas interagem-se,

produzindo um campo magntico girante, que s possvel graas construo do

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MONTAGEM DE SISTEMAS ELÉTRICOS